So funktioniert der Motor in der Luft. Druckluftfahrzeuge: Vor- und Nachteile

Beginnen wir, jeden Teil eines solchen Luftmotors separat zu betrachten. Dieser Motor ist in der Lage 500 bis 1000 U/min zu geben und dank der Verwendung eines Schwungrades hat er eine ordentliche Leistung. Die Druckluftversorgung im Resonator reicht für 20 Minuten Dauerbetrieb des Motors, Sie können aber auch die Betriebszeit erhöhen, wenn Sie ein Autorad als Reservoir verwenden. Dieser Motor kann auch mit Dampf betrieben werden. Das Funktionsprinzip ist wie folgt - ein Zylinder mit einem an einer seiner Seiten angelöteten Prisma hat in seinem oberen Teil ein Loch, das zusammen mit einer darin im Lager der Zahnstange befestigten Achse durch das Prisma geht und schwingt.

Rechts und links vom Lager sind zwei Bohrungen angebracht, eine für die Zuluft aus dem Vorratsbehälter in den Zylinder, die andere für den Abluftaustritt. Die erste Position des Motorbetriebs zeigt den Moment des Lufteinlasses an (das Loch im Zylinder stimmt mit dem rechten Loch in der Strebe überein). Die Luft aus dem Reservoir, die in den Zylinderhohlraum eingetreten ist, drückt auf den Kolben und drückt ihn nach unten. Die Bewegung des Kolbens durch die Pleuelstange wird auf das Schwungrad übertragen, das beim Drehen den Zylinder aus der äußersten rechten Position nimmt und sich weiter dreht. Der Zylinder nimmt eine senkrechte Position ein und in diesem Moment stoppt der Lufteinlass, da die Löcher von Zylinder und Zahnstange nicht übereinstimmen.

Durch die Trägheit des Schwungrades wird die Bewegung fortgesetzt und der Zylinder ist bereits in die äußerste linke Position bewegt. Die Zylinderbohrung fluchtet mit dem linken Loch in der Zahnstange und durch dieses Loch wird die Abluft herausgedrückt. Und der Zyklus wiederholt sich immer und immer wieder.

Teile für Luftmotoren

VERBINDUNGSSTANGE - aus einer 2 mm dicken Messingplatte geschnitten. Ein Ende der Pleuelstange ist eine Verlängerung, in die ein Loch mit einem Durchmesser von 3 mm für den Kurbelzapfen gebohrt wird. Das andere Ende der Pleuelstange ist dafür ausgelegt, in den Kolben eingelötet zu werden. Die Länge der Pleuelstange beträgt 30 mm.

KOLBEN - aus Blei direkt im Zylinder gegossen. Dazu wird trockener Flusssand in eine Blechdose gegossen. Dann stecken wir das für den Zylinder vorbereitete Rohr in den Sand und lassen einen Überstand von 12 mm außen. Um Feuchtigkeit zu zerstören, müssen ein Glas Sand und ein Zylinder in einem Ofen oder auf einem Gasherd erwärmt werden. Jetzt müssen Sie das Blei in den Zylinder einschmelzen und sofort die Pleuelstange dort eintauchen. Die Pleuelstange muss genau in der Kolbenmitte eingebaut werden. Wenn das Gussstück abgekühlt ist, wird der Zylinder aus der Sanddose genommen und der fertige Kolben aus ihm herausgedrückt. Wir glätten alle Unregelmäßigkeiten mit einer kleinen Feile.

MOTORSTRUKTUREN - müssen gemäß den auf dem Foto gezeigten Abmessungen hergestellt werden. Es besteht aus 3 mm Eisen oder Messing. Die Höhe des Hauptablaufs beträgt 100 mm. Im oberen Teil der Hauptstrebe ist entlang der Mittelachse ein Loch mit einem Durchmesser von 3 mm gebohrt, das als Lager für die Schwingachse des Zylinders dient. Die beiden oberen Löcher mit einem Durchmesser von 2 mm werden entlang eines Kreises mit einem Radius von 10 mm gebohrt, der von der Mitte des Pendelachsenlagers aus gezogen wird. Diese Löcher befinden sich auf beiden Seiten der Mittellinie des Racks, 5 mm davon entfernt. Durch eines dieser Löcher tritt Luft in den Zylinder ein, durch das andere wird sie aus dem Zylinder gedrückt. Die gesamte Struktur des Luftmotors ist auf der Hauptstrebe montiert, die aus Holz mit einer Dicke von ca. 5 cm besteht.

MAXOVIK - Sie können ein fertiges oder aus Blei gegossenes nehmen (Autos mit Trägheitsmotor wurden früher hergestellt, es gibt das Schwungrad, das wir brauchen). Sollten Sie sich dennoch für einen Bleiguss entscheiden, vergessen Sie nicht, in der Mitte der Form eine Welle (Achse) mit einem Durchmesser von 5 mm einzubauen. Die Abmessungen des Handrades sind ebenfalls in der Abbildung dargestellt. An einem Ende der Welle befindet sich ein Gewinde zur Befestigung der Kurbel.
KRIVOSHIP - wir schneiden aus Eisen oder Messing mit einer Dicke von 3 mm laut Abbildung. Der Kurbelzapfen kann aus Stahldraht mit einem Durchmesser von 3 mm hergestellt werden und wird in das Kurbelloch eingelötet.
ZYLINDERABDECKUNG - wir fertigen auch 2 mm Messing und werden nach dem Gießen des Kolbens oben auf den Zylinder gelötet. Nachdem wir alle Teile des Motors zusammengebaut haben, bauen wir ihn zusammen. Beim Löten von Messing und Stahl sollte ein starker sowjetischer Lötkolben und Salzsäure für starkes Löten verwendet werden. Das Reservoir in meinem Design wird aus Farbe, Gummischläuchen aufgetragen. Mein Motor ist etwas anders aufgebaut, ich habe die Abmessungen geändert, aber das Funktionsprinzip ist das gleiche. Der Motor lief bei mir stundenlang, eine selbstgebaute Lichtmaschine war daran angeschlossen. Eine solche Engine kann für Modellbauer von besonderem Interesse sein. Verwenden Sie den Motor, wo immer Sie es für richtig halten, und das war's für heute. Viel Glück beim Zusammenbau - AKA

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Ökologie des Verbrauchs Motor: Das indische Unternehmen Tata, weltweit bekannt für die Herstellung von Billigfahrzeugen, hat das weltweit erste Serienauto mit Druckluftmotor auf den Markt gebracht.

Das indische Unternehmen Tata, weltweit bekannt für die Herstellung von Billigfahrzeugen, hat das weltweit erste Serienauto mit einem druckluftbetriebenen Motor auf den Markt gebracht.

Tata OneCAT wiegt 350 kg und kann mit einer Druckluftversorgung bis zu 300 Atmosphären 130 km zurücklegen und auf 100 km/h beschleunigen.

Wie die Entwickler anmerken, ist es möglich, solche Indikatoren nur mit den maximal gefüllten Tanks zu erreichen, wobei eine Abnahme der Luftdichte zu einer Abnahme der Höchstgeschwindigkeit führt.

Zum Befüllen der vier unter dem Boden des Wagens befindlichen Kohlefaser-Zylinder mit 2 langen und einem viertel Meter Durchmesser werden jeweils 400 Liter Druckluft mit einem Druck von 300 bar benötigt. Außerdem können Sie den Tata OneCAT sowohl an der Kompressorstation (dauert 3-4 Minuten) als auch an einer Haushaltssteckdose betanken. Im letzteren Fall dauert das „Aufpumpen“ mit dem im Auto eingebauten Mini-Kompressor drei bis vier Stunden.

Übrigens explodieren Kohlefaserzylinder bei Beschädigung nicht, sondern knacken nur und geben Luft ab.

Im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen mit Batterien, die Probleme mit der Entsorgung und einer geringen Effizienz des Lade-Entlade-Zyklus haben (von 50% bis 70% je nach Höhe der Lade- und Entladeströme), ist ein Druckluftauto recht wirtschaftlich und umweltfreundlich.

"Luftkraftstoff" ist relativ günstig, umgerechnet auf Benzinäquivalent stellt sich heraus, dass das Auto etwa einen Liter pro 100 Kilometer verbraucht.

Luftfahrzeuge haben in der Regel kein Getriebe, da der Luftmotor sofort das maximale Drehmoment liefert – auch im Stand. Darüber hinaus benötigt der Luftmotor praktisch keine Prophylaxe: Die Standardlaufleistung zwischen zwei technischen Inspektionen beträgt 100.000 km und Öle - ein Liter Öl reicht für 50.000 km Lauf (für ein normales Auto etwa 30 Liter Öl wäre nötig).

Der Tata OneCAT hat einen 700cc Vierzylindermotor und wiegt nur 35kg. Es funktioniert nach dem Prinzip, Druckluft mit äußerer, atmosphärischer Luft zu mischen. Dieses Aggregat ähnelt einem herkömmlichen Verbrennungsmotor, aber seine Zylinder haben unterschiedliche Durchmesser - zwei kleine, treibende und zwei große, funktionierende. Bei laufendem Motor wird Außenluft in kleine Zylinder gesaugt, dort von Kolben verdichtet und erwärmt und dann in zwei Arbeitszylinder geschoben, wo sie mit kalter Druckluft aus dem Tank vermischt wird. Dadurch dehnt sich das Luftgemisch aus und treibt die Arbeitskolben an, die wiederum die Kurbelwelle des Motors starten.

Da bei einem solchen Motor keine Verbrennung stattfindet, wird am Ausgang nur reine Abgasluft erhalten.

Bei der Berechnung der Gesamtenergieeffizienz in der Kette „Ölraffinerie – Auto“ für drei Antriebsarten – Benzin, Elektro und Luft – stellten die Entwickler fest, dass der Wirkungsgrad des Luftantriebs mit 20 % mehr als doppelt so hoch ist wie der Wirkungsgrad eines Standard-Benzinmotors und eineinhalb Mal - Effizienz des Elektroantriebs. Darüber hinaus kann Druckluft für die zukünftige Verwendung mit instabilen erneuerbaren Energiequellen wie Windkraftanlagen gespeichert werden – dann können Sie noch mehr Effizienz erzielen.

Wie die Entwickler anmerken, verringert sich die Energiereserve des pneumatischen Antriebs bei einer Temperatur von -20 ° C ohne weitere schädliche Auswirkungen auf den Betrieb um 10 %, während sich die Energiereserve der elektrischen Batterien um etwa das Doppelte verringert.

Außerdem hat die im Luftmotor verbrauchte Luft eine niedrige Temperatur und kann an heißen Tagen zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums verwendet werden. Der Besitzer des Tata OneCAT muss in der kalten Jahreszeit nur Energie für das Heizen des Autos aufwenden.

Das schlichte Design des Tata OneCAT wurde in erster Linie für den Einsatz in Taxis konzipiert. veröffentlicht

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Am schlimmsten Am besten

Dass pneumatische Fahrzeuge ein vollwertiger Ersatz für Benzin- und Dieselfahrzeuge werden können, ist noch fraglich. Druckluftmotoren haben jedoch ihr uneingeschränktes Potenzial: Druckluftfahrzeuge verwenden eine elektrische Pumpe - Kompressor, um Luft auf hohen Druck (300 - 350 bar) zu verdichten und in einem Reservoir zu speichern. Mit ihm, um Kolben zu bewegen, wie bei einem Verbrennungsmotor, wird Arbeit verrichtet und das Auto wird mit sauberer Energie angetrieben.

1. Die Neuheit der Technologie

Obwohl das Auto mit Luftmotor eine innovative und sogar futuristische Entwicklung zu sein scheint, wurde die Kraft der Luft bereits Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts beim Autofahren genutzt. Das 17. Jahrhundert und die Entwicklung von Dani Papin für die British Academy of Sciences müssen jedoch als Ausgangspunkt in der Geschichte der Entwicklung von Luftmotoren betrachtet werden. So wurde das Funktionsprinzip eines Luftmotors vor mehr als dreihundert Jahren entdeckt, und es erscheint umso merkwürdiger, dass diese Technologie so lange keine Anwendung in der Automobilindustrie gefunden hat.

2. Entwicklung luftbetriebener Autos

Druckluftmotoren wurden ursprünglich im öffentlichen Verkehr eingesetzt. 1872 schuf Louis Mekarski die erste pneumatische Straßenbahn. Dann, im Jahr 1898, verbesserten Howdley und Knight das Design, indem sie den Motorzyklus verlängerten. Unter den Gründervätern des Druckluftmotors wird auch oft der Name Charles Porter genannt.

3. Jahre des Vergessens

Angesichts der langen Geschichte der Luftmaschine mag es seltsam erscheinen, dass sich diese Technologie im 20. Jahrhundert nicht gut entwickelt hat. In den dreißiger Jahren wurde eine druckluftbetriebene Hybridlokomotive entwickelt, aber der Einbau von Verbrennungsmotoren wurde zum dominierenden Trend in der Automobilindustrie. Einige Historiker weisen transparent auf die Existenz einer "Öllobby" hin: Ihrer Meinung nach haben mächtige Unternehmen, die am Wachstum des Marktes für den Verkauf von Ölraffinerieprodukten interessiert sind, alle möglichen Anstrengungen unternommen, um sicherzustellen, dass Forschung und Entwicklung im Bereich der Schaffung und Verbesserung Luftmotoren wurde nie veröffentlicht.

4. Vorteile von Druckluftmotoren

Bei der Leistung von Luftmotoren sind viele Vorteile gegenüber Verbrennungsmotoren leicht zu erkennen. Zuallererst ist es die Billigkeit und die offensichtliche Sicherheit von Luft als Energiequelle. Darüber hinaus wird das Design des Motors und des Fahrzeugs insgesamt vereinfacht: Es gibt keine Zündkerzen, keinen Benzintank und ein Motorkühlsystem; das Risiko des Auslaufens von Batterien sowie die Umweltverschmutzung durch Autoabgase werden eliminiert. Letztendlich sind die Kosten für Druckluftmotoren bei Massenproduktion wahrscheinlich niedriger als die Kosten für Benzinmotoren.

Auf einen Wermutstropfen wird es jedoch nicht verzichten: Laut den durchgeführten Versuchen erwiesen sich Druckluftmotoren im Betrieb als lauter als Benzinmotoren. Aber das ist nicht ihr größtes Manko: Leider hinken sie auch in ihrer Leistung den Verbrennungsmotoren hinterher.

5. Die Zukunft luftbetriebener Fahrzeuge

Eine neue Ära für Druckluftfahrzeuge begann 2008, als der ehemalige Formel-1-Ingenieur Guy Negre seine Idee, den CityCat, vorstellte, ein luftbetriebenes Auto, das Geschwindigkeiten von bis zu 110 km/h erreichen und Distanzen ohne Nachladen zurücklegen kann Es dauerte mehr als 10 Jahre, um den Startmodus des pneumatischen Antriebs in einen funktionierenden Modus umzuwandeln. Gegründet mit einer Gruppe von Gleichgesinnten, wurde das Unternehmen als Motor Development International bekannt. Ihr ursprüngliches Projekt war kein pneumatisches Auto im wahrsten Sinne des Wortes. Der erste Motor von Guy Negre konnte nicht nur mit Druckluft, sondern auch mit Erdgas, Benzin und Diesel betrieben werden. Beim MDI-Motor finden die Verdichtungsvorgänge, die Zündung des brennbaren Gemisches sowie der Arbeitstakt selbst in zwei Zylindern unterschiedlichen Volumens statt, die durch eine Kugelkammer verbunden sind.

Das Kraftwerk wurde auf einem Citroen AX Schrägheck getestet. Bei niedrigen Geschwindigkeiten (bis 60 km / h), wenn der Stromverbrauch 7 kW nicht überschritt, konnte sich das Auto nur mit Druckluft bewegen, aber bei einer Geschwindigkeit über der angegebenen Marke schaltete das Kraftwerk automatisch auf Benzin um . In diesem Fall stieg die Motorleistung auf 70 PS. Der Kraftstoffverbrauch auf der Autobahn betrug nur 3 Liter pro 100 km - ein Ergebnis, um das jedes Hybridauto beneiden wird.

Das MDI-Team blieb jedoch nicht beim erzielten Ergebnis stehen und arbeitete weiter an der Verbesserung des Druckluftmotors, nämlich an der Schaffung eines vollwertigen Luftfahrzeugs, ohne Gas oder Flüssigkraftstoff nachzufüllen. Der erste war der Prototyp von Taxi Zero Pollution. Dieses Auto weckte "aus irgendeinem Grund" kein Interesse in den entwickelten Ländern, die zu dieser Zeit stark von der Ölindustrie abhängig waren. Aber Mexiko interessierte sich für diese Entwicklung und unterzeichnete 1997 eine Vereinbarung über den schrittweisen Ersatz der Taxiflotte in Mexiko-Stadt (eine der am stärksten verschmutzten Megastädte der Welt) durch den "Luftverkehr".

Das nächste Projekt war der gleiche Airpod mit halbrunder GFK-Karosserie und 80-Kilogramm-Druckluftflaschen, deren Vollvorrat für 150-200 Kilometer reichte. Das OneCat-Projekt, eine modernere Interpretation des mexikanischen Taxis Zero Pollution, wurde jedoch zu einem vollwertigen Serienflugzeug. Leichte und sichere Carbonflaschen mit 300 bar können bis zu 300 Liter Druckluft aufnehmen.

Das Funktionsprinzip des MDI-Motors ist wie folgt: Luft wird in einen kleinen Zylinder gesaugt, wo sie von einem Kolben unter einem Druck von 18-20 bar komprimiert und erhitzt wird; Die erwärmte Luft gelangt in eine kugelförmige Kammer, wo sie sich mit kalter Luft aus den Zylindern vermischt, die sich sofort ausdehnt und erwärmt, wodurch der Druck auf den Kolben des großen Zylinders erhöht wird, der die Kraft auf die Kurbelwelle überträgt.

Welche Methoden werden von Autoherstellern verwendet, um die Aufmerksamkeit der Verbraucher zu erregen. Der Käufer wird mit modischem futuristischem Design, beispiellosen Sicherheitsmaßnahmen, dem Einsatz umweltfreundlicherer Motoren usw. verzaubert.

Mich persönlich rühren die neuesten Errungenschaften verschiedener Designstudios wenig an - mehr noch: Für mich war und bleibt das Auto ein lebloses Stück Metall und Plastik und all die Bemühungen der Vermarkter, mir zu sagen, wie hoch mein Selbst- Die Wertschätzung sollte nach dem Kauf in den Himmel steigen „Unser neuestes Modell ist nichts anderes als ein Beben der Luft. Naja, zumindest für mich persönlich.

Spannender für mich als Autobesitzer ist das Thema – die Themen Wirtschaftlichkeit und Überlebensfähigkeit. Treibstoff kostet weit von drei Kopeken, zudem gibt es zu viele Anhänger von Wassili Alibabaevich aus "Gentlemen of Fortune" in den Weiten der "Großen und Mächtigen". Autohersteller versuchen seit langem, auf alternative Kraftstoffe umzusteigen. In den USA haben Elektroautos eine ziemlich starke Position eingenommen, aber nicht jeder kann sich eine solche Maschine leisten - sie ist sehr teuer. Wenn jetzt Autos der Budgetklasse elektrisch wären ...

Ein interessantes Ziel hat sich der französische Hersteller PSA Peugeot Citroen gesetzt, sie haben ein interessantes Programm zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs initiiert. Diese Gruppe von Autoherstellern entwickelt ein Hybridkraftwerk, das nur zwei Liter Kraftstoff pro hundert Kilometer verbrauchen könnte. Die Ingenieure des Unternehmens haben bereits einiges vorzuweisen - die heutigen Entwicklungen ermöglichen eine Kraftstoffeinsparung von bis zu 45% im Vergleich zu einem gewöhnlichen Verbrennungsmotor: Selbst bei solchen Indikatoren von zwei Litern pro Hundert ist es noch nicht möglich, zu passen, aber um 2020 versprechen sie, diesen Meilenstein zu erobern.

Die Aussagen sind durchaus kühn und interessant, doch interessanter wäre es, sich dieses hybride und ebenso sparsame Setup genauer anzuschauen. Das System heißt Hybrid Air und nutzt, wie der Name schon sagt, neben herkömmlichem Kraftstoff auch die Energie von Luft und Druckluft.

Das Hybrid Air Konzept ist nicht so komplex und ist ein Hybrid aus einem Dreizylinder-Verbrennungsmotor und einer hydraulischen Motorpumpe. Zwei Zylinder sind als Tanks für alternativen Kraftstoff im mittleren Teil des Autos und unter dem Kofferraum installiert: der ist größer - für niedrigen Druck; und diejenige, die für hoch jeweils kleiner ist. Beschleunigt wird das Auto über den Verbrennungsmotor, nach Erreichen der Geschwindigkeit von 70 km/h wird der Hydromotor eingeschaltet. Durch diesen sehr hydraulischen Motor und ein ausgeklügeltes Planetengetriebe wird die Energie der Druckluft in eine Drehbewegung der Räder umgewandelt. Darüber hinaus ist an einem solchen Auto ein Energierückgewinnungssystem vorgesehen - beim Bremsen wirkt der Hydraulikmotor als Pumpe und pumpt Luft in einen Niederdruckzylinder - das heißt, die dringend gewünschte Energie wird nicht verschwendet.

Laut den Ingenieuren des Unternehmens wird ein Auto mit Hybrid-Installation Hybrid Air trotz der Masse von 100 kg im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor einen Kraftstoffverbrauch von mindestens 45% aufweisen, und dies trotz der Tatsache, dass begeistert in diesem Bereich von Motorenbau noch lange nicht abgeschlossen.

Es wird erwartet, dass Hybridsysteme als erste bei Citroen C3 und Peugeot 208 Schrägheck verwendet werden, und es wird möglich sein, bereits 2016 "Luft" zu fahren, und französische Manager sehen Russland und China als Hauptmärkte für Autos mit a hybrid Lufthybrid.